直流稳流电源设计报告

PAGE5PAGE3 直流稳流电源设计报告系别电子信息与电气工程系专业电气信息类专业班级姓名完成时间2011年3月11日目录TOC\o"1-3"\h\u26976目录 121131一、引言 2283731.1基本要求 2284181.2发挥部分 26667二、方案设计 2220662.1设计思路 3271732.2直流稳压电源的基本组成 352502.2.1电源变压器 3257272.2.2整流滤波电路 3169612.2.3稳流电路 3202202.3电路安装与分析 4187432.3.1电路安装 45022.3.2电路分析 418792.3.3系统测试 6139622.3.4示波器测试 616478三、总结心得 67245参考文献 77469附录 76581附录一、元器件附录表 712053附录二、仪器设备使用清单 729880附录三、电路原理图 8摘要：在电子电路中，通常都需要电稳流定的直流电源供电。稳流电源由电源变压器、整流、滤波和稳稳流电路等四部分组成。电源变压器是将电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳流电路。稳流电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电流稳定。关键字：直流稳流电源；LM317一、引言电源作为电路的能量来源，在电路中起着关键作用。随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。1.1基本要求（1）输出电流范围：200mA~1A；（2）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值<=输出电流值的1%=5mA；（3）纹波电流<=1mA；（4）自制电源。1.2发挥部分可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值<=给定的1%+10mA；（2）具有“+”、“-”步进调整功能，步进<=10mA；输出电流范围20mA~1000mA，步进1mA；设计、制作测量并显示输出电流的装置（可同时或交替显示电流的给定值和实测值），测量误差的绝对值小于等于测量值的0.1%+3个字；改变负载电阻，输出电压在10v以内变化时，要求输出电流变化的绝对值<=输出电流的0.1%+1mA；纹波电流<=0.2mA其他。二、方案设计2.1设计思路将220V，50Hz交流电经过变压器降压后，送入全桥整流组件，进行整流滤波后，输入到LM317中，再用另一只LM317采用调整端接地，在输出端与调整端之间形成1．25V稳定电压[1]．利用LM317的分压特性，在LM317，120Q电阻，100～200Q多圈电位器与负载形成的并联回路中，调整端与输出端之间有稳定电压1．25V，因此在LM317回路中有恒定电流约为10mA，且电阻保持不变，则电流保持不变．从而使输出电流稳定不变。系统框图如下图所示：电源变压器稳流电路滤波电路整流电路电源变压器稳流电路滤波电路整流电路滤波电路滤波电路 图1总系统框架图2.2直流稳压电源的基本组成2.2.1电源变压器电源变压器的作用是将电网220V的交流电压V1变换成整流滤波器电路所需要的交流电压V2。η为变压器的效率。2.2.2整流滤波电路整流二极管D1-D4组成的单相桥式整流电路，将交流电压V2变成脉动的直流电压，再经滤波电容C滤除纹波，输出直流电压Vi。Vi与交流电压V2的有效值v2的关系为Vi=（1.1~1.2）v2。桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到充分的利用，效率较高。电容滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。2.2.3稳流电路维持输出直流电流的基本稳定。经过滤波电路后的电压的稳定性比较差，且电压受温度、负载、电网电压波动等因素的影响较大。单片集成稳压器是把稳压电路的调整管、误差放大器、取样电路、启动电路、保护电路等集成在一个芯片上的专用集成电路。广泛使用的是固定输出的三端集成稳压器。我们采用LM317系列稳压器输出连续可调的正电压，稳压器内部含有过流、过热保护电路。2.3电路安装与分析2.3.1电路安装先装集成稳流电路，再装整流滤波电路，最后安装变压器。安装一级测试一级。对于稳流电路则主要测试集成稳压器是否能正常工作。整流滤波电路主要是检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正、反向电阻。接入电源变压器。整流两输出端电压Vi应分别为（LW317）和地。断开交流源，将整流滤波电路与稳流电路相连接，再接通电源，输出电流为规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行各项性能指标的测试。2.3.2电路分析在变压器主线圈两端加220V，50Hz的交流电，经变压器降压后加载于桥式整流电路2个输入端，整流后送入由2200uF和100uF耐压50V的2个滤波电容。经电容滤波后，电压波形平缓，最大幅值为33V，最小幅值为29V。达到了三端稳压器件LM317的输入电压要求，此时LM317正常工作。LM317工作参量如下：参考电压V2一1．25V，输入电压≤38V，输出电流1．5A，输出电压1．2～37V(由精密可调多圈电位器的接入电阻Rx调节)，1)直流稳流原理的推导在图l中，根据LM317输出端和调整端在正常工作时，两端间电压为稳定值，约为1．25V．由这一条件可知，流经电阻的电流为I2=1.25/R2+IADVR=(I2一IAD)RXVR1=1.25-VRx=1.25(R2-RX)/R2I2=VR1/R1=1.25(RX-R2)/R1R2图1电路原理图根据基尔霍夫定律及电荷守恒原理，流经负载回路的电流为Il=I1-Ix=1.25(R2-RX)/R1R2-(I2一IAD)当Rx(即精密可调多圈电位器)连人LM317可调端和输出端部分的阻值一定时，则Il恒定不变，形成稳定电流。2)从上述推导可以得出的结论a．由RX调节Il的大小，Il与Rl无关这表明负载电阻的变化不会引起通过负载的电流的变化。这就是稳流原理；b．R的取值范围由LM317的输出特性可以估算如下10mA<I1<1.5A10mA<1.25(R2-RX)/R1R2<1.5A可得76.8Ω<RX<12OΩ由此，可以选定精密可调多圈电位器．2.3.3系统测试测试条件和测试仪器设备系统容易受到温度和强磁场的干扰，测试时必须在室温且无强磁场干扰的条件下进行，并要确保供电电源的稳定性，测试使用的仪器设备如下表1所示。表1测试使用的仪器设备序号名称、型号、规格数量1220v电源12数字万用表UT58E13高频毫伏表AS1053A12.3.4示波器测试用220V交流电源经电源变压器在输入端提供输入信号，用示波器测试各级输出信号，最终结果如下表输出电流可调范围（A）200mA—1A输出电压可调范围（v）微波范围（uf）120总结心得经过将近一个星期的努力，我们这一组终于把这次试验完成。在这一个星期内，我们学到了很多，感触也很多。从一开始拿到题目，研究电路的结构，然后计算电路中所用的器件，上网查询相关资料。这一路走来，我们感觉真的不容易。我们开始脑袋什么都没有，大量的搜集资料，循着线索一点点找，不断完善设计思路，最终达成共识实现电路。在团队合作方面，我们也深刻的感受到了团队力量的重要性，发现只有共同讨论，各抒己见才能更好的完成电路连接。对电路的每一段都需要不断检测，处处小心，只有保证了每一个模块的正确才能保证最后整体系统的成功。这几天让我们深刻的发现了自己在知识和动手能力方面的不足，许多问题堆积在我们面前，有些迷茫，不知道从何入手，通过自己的探索和学长的指导才完成到今天的程度，很感谢他们！在今后的学习中，我相信我们三个肯定会更用心的学习课程，学以致用，充分利用好学校的资源，不断积累自己的经验，能够更科学的分析电路，设